民企突破激光焊接夹层喷管技术，制造成本降九成

2月25日，澎湃新闻（www.thepaper.cn）从民营火箭研制企业北京蓝箭空间科技有限公司（下称“蓝箭航天”）获悉，其自主研发的“天鹊”（TQ-12）80吨液氧甲烷发动机喷管夹层激光焊接一次成功，焊接用时2天，成本下降90%，80吨发动机的首台喷管顺利下线。

激光焊接夹层喷管技术

喷管是火箭发动机的一个重要部件，它通过“收敛-扩张”的几何形状，使燃烧室内的燃气保持预定压强，并使燃烧产生的高温燃气通过喷管膨胀加速到超音速，将其热能充分转换为燃气的动能，使发动机获得巨大推力。

但液体火箭发动机中再生冷却夹层式喷管的制造，一直以来是液体火箭发动机生产中的难题。蓝箭航天方面表示，喷管是典型的大直径、薄壁零件。对于液体火箭发动机再生冷却喷管，既要求其有足够的结构强度和刚度来承受轴向的推力、内部的液压和强烈的震动；又要求它的重量尽可能轻，这样便能提高发动机推重比。同时，喷管的扩张型面精度还应与设计理论型面接近，以使燃气以最优的方式膨胀，获得最高的比冲。

机器人激光焊接设备 蓝箭航天供图

蓝箭航天动力团队此次攻克激光焊接夹层喷管技术难题，实现了大型喷管机器人全自动激光焊接，可大幅度降低喷管制造成本，缩短制造周期，提高产品质量，便于实现产品批量化制造。

例如，“天鹊”（TQ-12）80吨发动机喷管直径1米以上，使用激光焊接夹层喷管技术后焊接用时仅2天，成本下降90%。如果后续工艺继续成熟，焊接用时或可压缩至10小时以内，制造周期仅为传统工艺下的1/10左右。

夹层焊接完成的喷管 蓝箭航天供图

据悉，此前国内尚无激光焊接夹层喷管技术，国际上也无相关型号的成熟产品，蓝箭航天的激光焊接夹层喷管技术是国内首创，并已申报专利。蓝箭航天创始人、CEO张昌武表示，“天鹊”（TQ-12）80吨液氧甲烷发动机喷管顺利下线，表明了蓝箭的自主创新取得了重大成果，核心技术填补了国内空白，极大缩短“天鹊”发动机的研制周期，降低成本。

喷管位置示意图 蓝箭航天供图

此外，蓝箭航天方面还表示，其与国际一流激光装备制造集团合作，建成了整套机器人激光焊接设备，可焊接的最大喷管直径接近2米，适应各类不锈钢、高温合金、铜合金、铝合金、铜-钢异种金属、高温合金-不锈钢异种金属焊接，满足未来二级发动机、上面级发动机大面积比喷管焊接需求。该套设备近期将完成交付，进驻蓝箭航天在浙江湖州的智能制造工厂，为后续液氧甲烷发动机批量化生产提供保障。